DE10392178B4

DE10392178B4 - Startsteuervorrichtung und Startsteuerverfahren für Verbrennungsmotor

Info

Publication number: DE10392178B4
Application number: DE10392178T
Authority: DE
Inventors: Katsuhiko Miyamoto; Hideo Nakai; Seiji Shiota; Katsuyuki Maeda
Original assignee: Mitsubishi Motors Corp; Mitsubishi Automotive Engineering Co Ltd
Current assignee: Mitsubishi Motors Corp; Mitsubishi Automotive Engineering Co Ltd
Priority date: 2002-08-20
Filing date: 2003-08-20
Publication date: 2012-02-02
Anticipated expiration: 2023-08-21
Also published as: US20040221834A1; JP4023487B2; US6966299B2; DE10392178T5; KR100606527B1; WO2004018869A1; JPWO2004018869A1; KR20040062686A

Abstract

Startsteuervorrichtung für einen Verbrennungsmotor, der einen Abgasreinigungskatalysator hat, mit einer Motordrehzahl-Detektionseinrichtung (10), einer Zündzeitpunkt-Änderungseinrichtung (15), einem Klappenmechanismus (4), der in einem Ansaugrohr (5) plaziert ist und einen Lufteinlaß einstellt, und einer Steuereinrichtung (12), wobei die Steuereinrichtung (12) eine Klappenöffnung des Klappenmechanismus (4) auf eine Startöffnung in einem Kaltstartmodus des Motors (1) einstellt, wenn die durch die Motordrehzahl-Detektionseinrichtung (10) detektierte Motordrehzahl über eine Startentscheidungs-Drehzahl (N1) steigt, dann die Klappenöffnung aufrecht erhält, bis die durch die Motordrehzahl-Detektionseinrichtung (10) detektierte Motordrehzahl auf eine Soll-Drehzahl (N2) steigt, nachdem ein Zündzeitpunkt durch die Zündzeitpunkt-Änderungseinrichtung (15) nach früh verstellt ist, und die Klappenöffnung erhöht und bewirkt, daß die Zündzeitpunkt-Änderungseinrichtung (15) einen Zündzeitpunkt nach spät verstellt, wenn die Motordrehzahl hoher als dieung (12) die Klappenöffnung zuerst auf eine Anfangsöffnung im Kaltstartmodus des Motors (1) einstellt und dann die Klappenöffnung auf die Startöffnung erhöht.

Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft einen Verbrennungsmotor, der mit einem Abgasreinigungskatalysator versehen ist, und insbesondere eine Startsteuervorrichtung und ein Startsteuerverfahren, die frühes Aktivieren des Abgasreinigungskatalysators durch Spätverstellung des Zündzeitpunkts in einem Kaltstartmodus sowie verbesserte Kraftstoffbrennbarkeit gewährleisten können.
Hintergrund der Technik
Eine Luftmengen-Steuervorrichtung für einen Verbrennungsmotor ist in der JP-A-6-101456 beschrieben. In diesem Beispiel des Stands der Technik wird eine Spätverstellung des notwendigen Zündzeitpunkts zum frühen Aktivieren eines Katalysators aufgrund eines Fahrzustands des Motors berechnet, und die Zündgrundeinstellung wird gemäß dieser Spätverstellung modifiziert. Daraufhin steigt die Abgastemperatur, so daß der Anstieg der Katalysatortemperatur beschleunigt wird. Gleichzeitig wird die Einlaßluftmenge zur Korrektur in Abhängigkeit von der Öffnung einer Drosselklappe oder der Kombination aus der Spätverstellung und der Einlaßluftmenge erhöht. Dadurch kann das durch einen Verbrennungsmotor erzeugte Drehmoment auf dem gleichen Wert wie in dem Fall gehalten werden, in dem der Zündzeitpunkt nicht nach spät verstellt wird.
Allerdings steigt im zuvor beschriebenen Beispiel des Stands der Technik die Öffnung der Drosselklappe schnell in einem Kaltstartmodus des Motors, so daß der Unterdruck in einem Ansaugrohr fällt. Wird ein Kraftstoff mit relativ geringer Flüchtigkeit verwendet, verdampft daher der Kraftstoff schwerer. Infolge dessen wird das Kraftstoff/Luft-Verhältnis temporär zu mager, was die Strichlinie i in 3 zeigt, so daß die Verbrennung eventuell destabilisiert sein kann. Ein Verbrennungsmotor, in dem das Kraftstoff/Luft-Verhältnis abgemagert wird, um frühen Anstieg der Katalysatortemperatur zu gewährleisten, wird durch zu starke Abmagerung erheblich beeinflußt.
Dokument US 6,116,213 A zeigt ein Steuersystem zum Steuern bzw. Regeln einer Brennkraftmaschine, die durch einen Abgasreiniger Abgase abgibt, umfassend: ein Ansaugluftmengensteuermittel, das die Ansaugluftmenge, die in die Brennkraftmaschine gesaugt wird, während die Brennkraftmaschine leerläuft, vergrößert, um einen katalytischen Wandler schnell zu aktivieren, worin die Ansaugluftmenge auf ein Niveau vergrößert wird, das um eine vorbestimmte Zunahme größer ist als die Ansaugluftmenge, die in die Brennkraftmaschine gesaugt wird, während die Brennkraftmaschine normal leerläuft; und ein Zündzeitpunktsteuermittel, das einen Befehlswert für den Zündzeitpunkt der Brennkraftmaschine gemäß einem Rückkopplungsregelprozess erzeugt, um bei Gebrauch die Drehzahl der Brennkraftmaschine zu einer vorbestimmten Solldrehzahl hin zu konvergieren, und das den Zündzeitpunkt der Brennkraftmaschine auf der Basis des erzeugten Befehlswerts steuert bzw. regelt, um hierdurch den Zündzeitpunkt zu verzögern, worin das Ansaugluftmengensteuermittel ein Mittel umfasst, das bei Gebrauch die vorbestimmte Zunahme in Abhängigkeit von der Motortemperatur der Brennkraftmaschine etabliert, wobei das Ansaugluftmengensteuermittel die Ansaugluftmenge, die in die Brennkraftmaschine gesaugt wird, vergrößert, wenn in einem Vollverbrennungszustand nach dem Anlassen der Maschine die Brennkraftmaschine zu laufen begonnen hat.
Die EP 1193382 A2 offenbart ein Regel- bzw. Steuersystem für einen Motor, umfassend: Motor-Steuer- bzw. -Regelmittel mit Einlaßdruck-Regel- bzw. -Steuermittel, wenn die Temperatur-Unterscheidungsmittel eine niedrige Motortemperatur nach einem Motorstart identifizieren, um eine Steuerung der Einlaßunterdruck-Aufladung bzw. -Erhöhung durchzuführen, bis die Temperatur eines Einlaßdurchtritts auf einen oder über einen vorbestimmten Wert angestiegen ist, wobei die Einlaßdruck-Steuermittel die Steuerung der Einlaßunterdruck-Aufladung für den Fall, daß die Temperatur-Unterscheidungsmittel die niedrige Temperatur nach dem Motorstart identifizieren, in einer derartigen Weise durchführen, daß die Einlaßunterdruck-Aufladung in bezug auf ein normales Niveau erhöht wird, sodaß die Unterdruckaufladung größer wird als diejenige in dem normalen Zustand, bis die Temperatur des Einlaßdurchtritts auf oder über den vorbestimmten Wert angestiegen ist.
Offenbarung der Erfindung
Die Aufgabe der Erfindung ist, frühes Aktivieren eines Abgasreinigungskatalysators zu gewährleisten und temporäre zu starke Abmagerung des Kraftstoff/Luft-Verhältnisses in einem Kaltstartmodus eines Motors zu unterdrücken. Die vorstehende Aufgabe kann durch die in den Ansprüchen definierten Merkmale gelöst werden.
Eine erfindungsgemäße Startsteuervorrichtung für einen Verbrennungsmotor verfügt über eine Motordrehzahl-Detektionseinrichtung, eine Zündzeitpunkt-Änderungseinrichtung, einen Klappenmechanismus, der in einem Ansaugrohr plaziert ist und den Lufteinlaß einstellt, und eine Steuereinrichtung, wobei die Steuereinrichtung die Klappenöffnung des Klappenmechanismus auf eine Startöffnung in einem Kaltstartmodus des Motors einstellt, dann die Klappenöffnung aufrecht erhält, so daß die durch die Motordrehzahl-Detektionseinrichtung detektierte Motordrehzahl auf eine Soll-Drehzahl steigt, und die Klappenöffnung erhöht und bewirkt, daß die Zündzeitpunkt-Änderungseinrichtung den Zündzeitpunkt nach spät verstellt, wenn die Motordrehzahl höher als die Soll-Drehzahl wird.
Gemäß dieser Anordnung wird eine Erhöhung der Klappenöffnung des Klappenmechanismus verhindert, bevor die Motordrehzahl die Soll-Drehzahl im Kaltstartmodus des Motors erreicht. Somit ist der Unterdruck im Ansaugrohr nach dem Klappenmechanismus relativ hoch. Bei Verwendung eines Kraftstoffs mit relativ geringer Flüchtigkeit wird daher das Verdampfen des Kraftstoffs durch den erhöhten Unterdruck im Ansaugrohr beschleunigt. Folglich läßt sich zu starke Abmagerung des Kraftstoff/Luft-Verhältnisses verhindern, und die Verbrennungsstabilität kann gewährleistet werden.
Beispielsweise bewirkt die Steuereinrichtung, daß die Zündzeitpunkt-Änderungseinrichtung den Zündzeitpunkt nach früh verstellt, so daß die Motordrehzahl über die Soll-Drehzahl steigt. Gemäß dieser Anordnung kann der Anstieg der Drehzahl des Motors beschleunigt werden, auch wenn ein Kraftstoff mit relativ geringer Flüchtigkeit verwendet wird.
Zum Beispiel bewirkt die Steuereinrichtung, daß die Zündzeitpunkt-Änderungseinrichtung den Zündzeitpunkt nur während einer Periode nach spät verstellt, in der die Drehzahl über die Soll-Drehzahl gestiegen ist. Gemäß dieser Anordnung wird der Zündzeitpunkt langsam nach spät verstellt. Auch bei Gebrauch eines Kraftstoffs mit relativ geringer Flüchtigkeit kann daher die Zunahme der Drehzahl des Motors beschleunigt werden, während der Zündzeitpunkt nach spät verstellt wird, so daß die Katalysatortemperatur früher erhöht werden kann.
Beispielsweise bewirkt die Steuereinrichtung, daß die Zündzeitpunkt-Änderungseinrichtung den Zündzeitpunkt nach Erhöhen der Klappenöffnung nach spät verstellt, wenn die Motordrehzahl über die Soll-Drehzahl im Kaltstartmodus des Motors gestiegen ist. Gemäß dieser Anordnung kann die Verbrennungsstabilität weiter verbessert werden.
Zum Beispiel stellt die Steuereinrichtung die Klappenöffnung zuerst auf eine Anfangsöffnung im Kaltstartmodus des Motors ein und erhöht dann die Klappenöffnung auf die Startöffnung, wenn die Motordrehzahl über eine Startentscheidungs-Drehzahl gestiegen ist. Gemäß dieser Anordnung nimmt der Unterdruck im Ansaugrohr nach dem Klappenmechanismus zu, so daß das Verdampfen des Kraftstoffs beschleunigt wird. Dadurch läßt sich die Startfreudigkeit des Motors durch die zufriedenstellende Verbrennung des Kraftstoffs erhöhen.
Beispielsweise ist die Steuereinrichtung mit einer Start-Kraftstoff/Luft-Verhältnis-Abmagerungseinrichtung versehen, die das Kraftstoff/Luft-Verhältnis beim Betriebsstart des Motors abmagert. Gemäß dieser Anordnung kann zu starke Abmagerung des Kraftstoff/Luft-Verhältnisses wirksamer verhindert werden, und die Verbrennungsstabilität kann gewährleistet werden.
Ein erfindungsgemäßes Startsteuerverfahren für einen Verbrennungsmotor weist Steuerschritte auf, zu denen gehören: ein Motordrehzahl-Detektionsschritt des Detektierens der Drehzahl eines Motors, der Zündzeitpunkt-Änderungsschritt des Änderns des Zündzeitpunkts und ein Lufteinlaß-Einstellschritt des Einstellens des Lufteinlasses mit Hilfe eines in einem Ansaugrohr plazierten Klappenmechanismus, wobei die Steuerschritte aufweisen: Einstellen der Klappenöffnung des Klappenmechanismus auf eine Startöffnung in einem Kaltstartmodus des Motors im Lufteinlaß-Einstellschritt, anschließendes Aufrechterhalten der Klappenöffnung, so daß die im Motordrehzahl-Detektionsschritt detektierte Motordrehzahl auf eine Soll-Drehzahl steigt, und Erhöhen der Klappenöffnung und Spätverstellen des Zündzeitpunkts im Lufteinlaß-Einstellschritt bzw. Zündzeitpunkt-Änderungsschritt, wenn die Motordrehzahl höher als die Soll-Drehzahl wird.
Gemäß dieser Anordnung wird eine Erhöhung der Klappenöffnung des Klappenmechanismus verhindert, bevor die Motordrehzahl die Soll-Drehzahl im Kaltstartmodus des Motors erreicht. Somit ist der Unterdruck im Ansaugrohr nach dem Klappenmechanismus relativ hoch. Bei Verwendung eines Kraftstoffs mit relativ geringer Flüchtigkeit wird daher das Verdampfen des Kraftstoffs durch den erhöhten Unterdruck im Ansaugrohr beschleunigt. Infolge dessen läßt sich zu starke Abmagerung des Kraftstoff/Luft-Verhältnisses verhindern, und die Verbrennungsstabilität kann gewährleistet werden.
Zum Beispiel weisen die Steuerschritte das Frühverstellen des Zündzeitpunkts im Zündzeitpunkt-Änderungsschritt auf, so daß die Motordrehzahl über die Soll-Drehzahl steigt. Gemäß dieser Anordnung kann die Zunahme der Drehzahl des Motors beschleunigt werden, auch wenn ein Kraftstoff mit relativ geringer Flüchtigkeit verwendet wird.
Beispielsweise weisen die Steuerschritte das Spätverstellen des Zündzeitpunkts im Zündzeitpunkt-Änderungsschritt nur während einer Periode auf, in der die Drehzahl über die Soll-Drehzahl gestiegen ist. Gemäß dieser Anordnung wird der Zündzeitpunkt langsam nach spät verstellt. Auch bei Gebrauch eines Kraftstoffs mit relativ geringer Flüchtigkeit kann daher die Zunahme der Drehzahl des Motors beschleunigt werden, während der Zündzeitpunkt nach spät verstellt wird, so daß die Katalysatortemperatur früher erhöht werden kann.
Zum Beispiel weisen die Steuerschritte das Spätverstellen des Zündzeitpunkts im Zündzeitpunkt-Änderungsschritt nach Erhöhen der Klappenöffnung im Lufteinlaß-Einstellschritt auf, wenn die Motordrehzahl im Kaltstartmodus des Motors über die Soll-Drehzahl gestiegen ist. Gemäß dieser Anordnung kann die Verbrennungsstabilität weiter verbessert werden.
Beispielsweise weisen die Steuerschritte das zuerst erfolgende Einstellen der Klappenöffnung auf eine Anfangsöffnung im Kaltstartmodus des Motors im Lufteinlaß-Einstellschritt und dann das Erhöhen der Klappenöffnung auf die Startöffnung im Lufteinlaß-Einstellschritt auf, wenn die Motordrehzahl über eine Startentscheidungs-Drehzahl gestiegen ist. Gemäß dieser Anordnung nimmt der Unterdruck im Ansaugrohr nach dem Klappenmechanismus zu, so daß das Verdampfen des Kraftstoffs beschleunigt wird. Dadurch läßt sich die Startfreudigkeit des Motors durch die befriedigende Verbrennung des Kraftstoffs erhöhen.
Zum Beispiel weisen die Steuerschritte einen Start-Kraftstoff/Luft-Verhältnis-Abmagerungseinrichtungsschritt des Abmagerns des Kraftstoff/Luft-Verhältnisses beim Betriebsstart des Motors auf. Gemäß dieser Anordnung kann zu starke Abmagerung des Kraftstoff/Luft-Verhältnisses wirksamer verhindert werden, und die Verbrennungsstabilität kann gewährleistet sein.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist eine Seitenansicht eines Teils eines Verbrennungsmotors, die typisch eine Ausführungsform der Erfindung zeigt;
2 ist ein Ablaufplan zur Veranschaulichung eines Steuerverfahrens für den Verbrennungsmotor von 1; und
3 ist ein Zeitdiagramm zur Veranschaulichung von Kennwerten des Verbrennungsmotors von 1.
Bevorzugte Ausführungsform der Erfindung
Anhand der Zeichnungen wird im folgenden eine Ausführungsform der Erfindung beschrieben.
1 zeigt einen Mehrzylindermotor 1 vom Zylindereinspritztyp (zur Zylindereinspritzung von Kraftstoff). In diesem Motor 1 wird der Durchsatz von Einlaßluft, die über ein Luftfilter 2 vor einem Ansaugrohr 5 eingeführt wird, mit Hilfe eines Luftmengenmessers 3 gemessen. Die gemessene Einlaßluft wird in einen Ausgleichbehälter oder einen Einlaßkrümmer zur Verwendung als nachgeschaltetes Ansaugrohr 5 über eine elektronische Drosselklappe 4 geführt, die mit Hilfe eines Schrittmotors o. ä. geöffnet und geschlossen wird. Ferner strömt diese Einlaßluft in Zylinder (nicht gezeigt) und verbrennt einen in die Zylinder eingespritzten Kraftstoff. Abgas aus den Zylindern wird aus einem Abgaskrümmer 6 über einen Abgasreinigungskatalysator 7 in die Atmosphäre abgegeben.
Ein Start-Kraftstoffeinspritzventil 8 ist vor der elektronischen Drosselklappe 4 angeordnet. Detektionssignale vom Luftmengenmesser 3, einem Drosselpositionssensor 11, einem Kurbelwinkelsensor 10, einem Kühlwasser-Temperatursensor 11 usw. werden am Eingang eines elektronischen Steuergeräts 12 angelegt, das den Motor 1 betreibt. Das elektronische Steuergerät 12, das als Steuereinrichtung wirkt, steuert die jeweiligen Aktionen des Start-Kraftstoffeinspritzventils 8, eines Kraftstoffeinspritzventils (nicht gezeigt), einer Zündzeitpunkt-Änderungseinrichtung 15 für eine Zündspule, eines AGR-(Abgasrückführ-)Ventils 13 usw. Das Kraftstoffeinspritzventil ist so angeordnet, daß es den Kraftstoff in den Brennraum jedes Zylinders einspritzt.
Im folgenden wird die Steuerung des Motors 1 anhand des Ablaufplans für Steuerschritte ST von 2 und des Zeitdiagramms von 3 beschrieben. 3 zeigt Kennkurven für den Fall, in dem ein Kraftstoff mit relativ geringer Flüchtigkeit verwendet wird.
Im Schritt S1 wird ein Startschalter des Motors 1 eingeschaltet. Im Schritt S2 betätigt das elektronische Steuergerät 12 einen Schrittmotor o. ä. Das elektronische Steuergerät 12 stellt die elektronische Drosselklappe 4 auf eine im wesentlichen minimale Anfangsöffnung ein, die zum Start des Motors 1 notwendig ist, was a in 3 zeigt.
Im Schritt S3 wird anhand eines Detektionssignals vom Kühlwasser-Temperatursensor 11 durch das elektronische Steuergerät 12 geprüft, ob sich der Motor 1 in einem Kaltstartmodus befindet. Wird aus einer relativ hohen Kühlwassertemperatur geschlußfolgert, daß der Kaltstartmodus nicht aktiv ist, ist die Steuerung beendet. Wird aus einer relativ niedrigen Kühlwassertemperatur geschlußfolgert, daß der Kaltstartmodus aktiv ist, geht das Programm zum Schritt S4 über.
Der Schritt S4 und der später erwähnte Schritt S6 stellen einen erfindungsgemäßen Motordrehzahl-Detektionsschritt dar. Im Schritt S4 wird anhand eines Detektionssignals vom Kurbelwinkelsensor 10 durch das elektronische Steuergerät 12 geprüft, ob eine Startentscheidungs-Drehzahl N1 durch die Drehzahl N des Motors 1 überschritten wurde. Wurde die Startentscheidungs-Drehzahl N1 nicht durch die Drehzahl N überschritten, kehrt das Programm zum Schritt S2 zurück.
Wurde die Startentscheidungs-Drehzahl N1 zur Erstverbrennung durch die Drehzahl N überschritten, geht das Programm zum Schritt S5 über. Im Schritt S5 betätigt das elektronische Steuergerät 12 den Schrittmotor o. ä., wodurch die elektronische Drosselklappe 4 auf die Startöffnung des Motors 1 eingestellt wird, was b in 3 zeigt. Der Schritt S5 und der später erwähnte Schritt S8 stellen einen erfindungsgemäßen Lufteinlaß-Einstellschritt dar.
Im Schritt S6 wird anhand eines Detektionssignals vom Kurbelwinkelsensor 10 durch das elektronische Steuergerät 12 geprüft, ob die Drehzahl N auf eine Soll-Drehzahl N2 oder die Leerlaufdrehzahl des Motors 1 gestiegen ist. Ist die Drehzahl N nicht auf die Soll-Drehzahl N2 gestiegen, fährt das Programm mit dem Schritt S7 fort.
Im Schritt S7 betätigt das elektronische Steuergerät 12 die Zündzeitpunkt-Änderungseinrichtung 15. Daraufhin wird der Zündzeitpunkt der Zündspule für jeden Zylinder nach spät verstellt, was g in 3 zeigt, was die Drehzahl des Motors 1 zwangsweise erhöht. Der Schritt S7 und der später erwähnte Schritt S9 stellen einen erfindungsgemäßen Zündzeitpunkt-Änderungsschritt dar.
Wird im Schritt S6 geschlußfolgert, daß die Drehzahl N auf die Soll-Drehzahl N2 gestiegen ist, fährt das Programm mit dem Schritt S8 fort. Im Schritt S8 betätigt das elektronische Steuergerät 12 den Schrittmotor o. ä., wodurch die Öffnung der elektronischen Drosselklappe 4 etwas erhöht wird, was c in 3 zeigt.
Daher wird im Schritt S9 die Zündzeitpunkt-Änderungseinrichtung 15 betätigt, um den Zündzeitpunkt der Zündspule für jeden Zylinder nach spät zu verstellen, wodurch der Abgasreinigungskatalysator 7 früh aktiviert wird. Die Schritte S8 und S9 können in umgekehrter Reihenfolge durchgeführt werden.
Der Schritt S10 wirkt als Steuerbeendigungsschritt zum Bestimmen, ob die o. g. Startsteuerung zu beenden ist. Zudem hat der Schritt S10 eine Funktion, die verhindert, daß der Lufteinlaß zu stark ansteigt und Verbrennungsschwankung hervorruft. Im Schritt S10 wird geprüft, ob der Zündzeitpunkt auf einen vorgegebenen Soll-Zündzeitpunkt nach spät verstellt wurde, der zum frühen Aktivieren des Abgasreinigungskatalysators 7 ausreicht.
Außerdem wird auf der Grundlage der Ausgabe des Drosselpositionssensors 9 geprüft, ob ein oberer Grenzwert, der gemäß der detektierten Wassertemperatur vom Kühlwasser-Temperatursensor 11 eingestellt wird ist, durch das Öffnen der elektronischen Drosselklappe 4 erreicht wurde. Das Programm kehrt zum Schritt S6 zurück, wenn der Zündzeitpunkt nicht auf den Soll-Zündzeitpunkt nach spät verstellt wurde und wenn der obere Grenzwert durch das Öffnen der elektronischen Drosselklappe 4 nicht erreicht wurde.
Der obere Grenzwert wird gemäß der Ausgabe des Kühlwasser-Temperatursensors 11 eingestellt, da der Verdampfungskennwert des Kraftstoffs je nach Kühlwassertemperatur variiert. Gemäß dieser Ausführungsform wird die Öffnung der elektronischen Drosselklappe 4 so eingestellt, daß mit niedrigerer Wassertemperatur der obere Grenzwert der Öffnung sinkt.
Geht das Programm vom Schritt S7 zum Schritt S10 über, wird die Drosselöffnung auf der Startöffnung gehalten, und der Zündzeitpunkt wird nach früh verstellt. Somit ist die Entscheidung im Schritt S10 stets verneinend, und das Programm kehrt zum Schritt S6 zurück. Nach Beenden des Schritts S7 kann daher das Programm direkt zum Schritt S5 zurückkehren, was die Strichlinie 20 zeigt.
Nach Wiederherstellen des Schritts S6 wird im Schritt S6 erneut bestimmt, ob die Drehzahl N auf die Soll-Drehzahl N2 gestiegen ist. Wird der Kraftstoff mit relativ geringer Flüchtigkeit verwendet, kann die Drehzahl des Motors 1 nicht ohne weiteres ansteigen. In einigen Fällen kann daher die Drehzahl N nahe der Soll-Drehzahl N2 pendeln, was h in 3 zeigt. Auch in diesem Fall wird der Zündzeitpunkt nur während einer Periode nach spät verstellt, in der die Drehzahl N höher als die Soll-Drehzahl N2 ist.
Folglich wird der Zündzeitpunkt langsam nach spät verstellt. Auch bei Verwendung von Kraftstoff mit relativ geringer Flüchtigkeit kann daher die Zunahme der Drehzahl des Motors 1 beschleunigt werden, während der Zündzeitpunkt nach spät verstellt wird, so daß die Katalysatortemperatur früher erhöht werden kann.
Bei Verwendung eines Normalkraftstoffs mit guter Flüchtigkeit wird die Drehzahl N des Motors 1 durch befriedigende Verbrennung des Kraftstoffs schnell erhöht. Folglich wird die Soll-Drehzahl N2 früh überschritten, und die Soll-Drehzahl N2 wird kontinuierlich überschritten. In diesem Fall wird daher der Zündzeitpunkt kontinuierlich nach spät verstellt. Verglichen mit dem Fall, in dem Kraftstoff mit relativ geringer Flüchtigkeit verwendet wird, wird somit der Zündzeitpunkt drastischer nach spät verstellt, und der Temperaturanstieg des Katalysators kann beschleunigt werden.
Wird im Schritt S10 geschlußfolgert, daß der Zündzeitpunkt auf den Soll-Zündzeitpunkt spät verstellt oder daß der obere Grenzwert durch die Öffnung der elektronischen Drosselklappe 4 erreicht wurde, geht das Programm zum Schritt S11 über. Im Schritt S11 wird die Erhöhung der Öffnung der elektronischen Drosselklappe 4 gestoppt, und die Öffnung zu dieser Zeit wird beibehalten. Danach endet die Steuerung gemäß dieser Ausführungsform. Beim Spätverstellen des Zündzeitpunkts wird auch der Lufteinlaß erhöht, um die Leistung zu sichern. Bei übermäßiger Vergrößerung der Öffnung der elektronischen Drosselklappe 4, um den Lufteinlaß zu erhöhen, magert das Kraftstoff/Luft-Verhältnis zu stark ab, so daß Verbrennungsschwankung zunimmt. Daher ist gemäß dieser Ausführungsform der obere Grenzwert für das Öffnen der elektronischen Drosselklappe im Schritt S10 vorgesehen, wodurch das Kraftstoff/Luft-Verhältnis an zu starker Abmagerung gehindert wird.
Im Zusammenhang mit dieser Ausführungsform ist das Kraftstoff/Luft-Verhältnis zum Starten nicht erwähnt. Zu starke Abmagerung läßt sich sicherer verhindern, indem diese Ausführungsform als weiteres Beispiel auf einen Motor angewendet wird, in dem das Kraftstoff/Luft-Verhältnis abgemagert wird, um den Temperaturanstieg des Katalysators zu Betriebsbeginn zu beschleunigen, d. h. auf einen Motor, der mit einer Start-Kraftstoff/Luft-Verhältnis-Abmagerungseinrichtung versehen ist.
Wird Normalkraftstoff mit guter Flüchtigkeit im Kaltstartmodus des Motors 1 verwendet, steigt gemäß der zuvor beschriebenen Ausführungsform die Drehzahl des Motors 1 schnell an, da der Kraftstoff zufriedenstellend verbrennt, so daß die Soll-Drehzahl N2 erreicht werden kann. Mit zunehmender Öffnung der elektronischen Drosselklappe 4 steigt somit der Innendruck des Ansaugrohrs 5 nach der elektronischen Drosselklappe 4. Daraufhin fällt der Unterdruck des Ansaugrohrs 5. Da aber der Kraftstoff leicht verdampft, wird das Kraftstoff/Luft-Verhältnis nie zu mager, so daß die Verbrennungsstabilität gewährleistet werden kann. Da außerdem der Zündzeitpunkt der Zündspule nach spät verstellt wird, beschleunigt sich die Aktivierung des Abgasreinigungskatalysators 7. Dadurch kann die Abgasreinigungsfunktion des Abgasreinigungskatalysators 7 erhöht werden.
Andererseits kann bei Verwendung von Kraftstoff mit relativ geringer Flüchtigkeit im Kaltstartmodus des Motors 1 eine befriedigende Kraftstoffverbrennung nicht ohne weiteres erreicht werden. In diesem Fall wird aber die Zunahme der Drehzahl des Motors 1 beschleunigt, wenn der Zündzeitpunkt nach früh verstellt wird. Bevor die Soll-Drehzahl N2 durch die Drehzahl des Motors 1 erreicht wird, kann außerdem die Öffnung der elektronischen Drosselklappe 4 im wesentlichen auf der Startöffnung gehalten werden, ohne im mit A in 3 bezeichneten Teilstück erhöht zu werden. Folglich ist der Innendruck des Ansaugrohrs 5 nach der elektronischen Drosselklappe 4 reduziert. Damit steigt der Unterdruck im Ansaugrohr 5, was d in 3 zeigt. Ist die Flüchtigkeit des Kraftstoffs relativ gering, kann daher seine Verdampfung beschleunigt werden. Dadurch läßt sich zu starke Abmagerung des Kraftstoff/Luft-Verhältnisses des Motors 1 vermeiden. Trotz gleicher Kraftstoffeinspritzmenge wird daher das in einer mageren Atmosphäre gemessene Kraftstoff/Luft-Verhältnis relativ fett, was e in 3 zeigt. Somit verbrennt der Motor 1 Kraftstoff zufriedenstellend, und die Verbrennungsstabilität kann gewährleistet werden.
Im Kaltstartmodus des Motors 1 wird die Öffnung der elektronischen Drosselklappe 4 zuerst auf eine Anfangsöffnung eingestellt, die kleiner als die Startöffnung ist. Danach steigt der Unterdruck im Ansaugrohr 5 nach der elektronischen Drosselklappe 4, so daß das Verdampfen des Kraftstoffs beschleunigt wird. Dadurch läßt sich die Startfreudigkeit des Motors 1 durch die befriedigende Verbrennung des Kraftstoffs erhöhen.
Steigt die Drehzahl N des Motors 1 auf die Soll-Drehzahl N2, wird die Zündzeitpunkt-Änderungseinrichtung 15 betätigt, um den Zündzeitpunkt der Zündspule für jeden Zylinder nach spät zu verstellen. Der Lufteinlaß wird durch Erhöhen der Öffnung der elektronischen Drosselklappe 4 gesteigert, bevor der Zündzeitpunkt nach spät verstellt wird. So kann die Verbrennungsstabilität weiter verbessert werden.
Während der Kraftstoff auf diese Weise stabil verbrennt, erreicht die Drehzahl des Motors 1 die Soll-Drehzahl N2. Daraufhin wird der Zündzeitpunkt der Zündspule nach spät verstellt, wodurch der Abgasreinigungskatalysator 7 früh aktiviert wird. Somit kann das Abgas besser gereinigt werden.
Die Erfindung ist nicht auf diese Ausführungsform beschränkt. In der zuvor beschriebenen Ausführungsform wird der Zündzeitpunkt nach früh verstellt, wenn die Drehzahl N wieder unter die Soll-Drehzahl N2 fällt, nachdem sie auf die Soll-Drehzahl N2 gestiegen ist. Sobald die Soll-Drehzahl N2 durch die Drehzahl N überschritten wird, kann danach aber z. B. die Frühverstellung des Zündzeitpunkts verboten oder eingeschränkt sein, um die Aktivierung des Katalysatortemperaturanstiegs zu beschleunigen.
Im Zusammenhang mit der vorstehenden Ausführungsform wurde der Motor mit Zylinderkraftstoffeinspritzung beschrieben. Allerdings kann die Erfindung auch für einen Motor mit Kraftstoffeinspritzung im Einlaßkanal durchgeführt werden, d. h. einen Motor, der mit einem einzelnen oder mehreren Kraftstoffeinspritzventilen oder Vergasern in einem Ansaugrohr nach einer elektronischen Drosselklappe versehen ist.
In der zuvor beschriebenen Ausführungsform wird der Lufteinlaß in Übereinstimmung mit der Öffnung der Drosselklappe selbst eingestellt. Als weiteres Beispiel kann in einem Motor, der einen mit der Drosselklappe versehenen Haupteinlaßkanal, einen parallel zum Haupteinlaßkanal verbundenen Bypass und ein herkömmliches Leerlaufdrehzahl-Steuerventil im Bypass hat, der Lufteinlaß aber durch Variieren der Öffnung des Leerlaufdrehzahl-Steuerventils eingestellt werden. Diese Abwandlungen können die gleichen Funktionen und Wirkungen wie die zuvor beschriebenen Ausführungsformen haben.
Gewerbliche Anwendbarkeit
Die Erfindung ist auf Verbrennungsmotoren, u. a. Verbrennungsmotoren für Kraftfahrzeuge, anwendbar, die frühes Aktivieren eines Abgasreinigungskatalysators in einem Kaltstartmodus und verbesserte Brennbarkeit des Kraftstoffs erfordern.

Claims

Startsteuervorrichtung für einen Verbrennungsmotor, der einen Abgasreinigungskatalysator hat, mit einer Motordrehzahl-Detektionseinrichtung (10), einer Zündzeitpunkt-Änderungseinrichtung (15), einem Klappenmechanismus (4), der in einem Ansaugrohr (5) plaziert ist und einen Lufteinlaß einstellt, und einer Steuereinrichtung (12), wobei die Steuereinrichtung (12) eine Klappenöffnung des Klappenmechanismus (4) auf eine Startöffnung in einem Kaltstartmodus des Motors (1) einstellt, wenn die durch die Motordrehzahl-Detektionseinrichtung (10) detektierte Motordrehzahl über eine Startentscheidungs-Drehzahl (N1) steigt, dann die Klappenöffnung aufrecht erhält, bis die durch die Motordrehzahl-Detektionseinrichtung (10) detektierte Motordrehzahl auf eine Soll-Drehzahl (N2) steigt, nachdem ein Zündzeitpunkt durch die Zündzeitpunkt-Änderungseinrichtung (15) nach früh verstellt ist, und die Klappenöffnung erhöht und bewirkt, daß die Zündzeitpunkt-Änderungseinrichtung (15) einen Zündzeitpunkt nach spät verstellt, wenn die Motordrehzahl hoher als die Soll-Drehzahl (N2) wird, wobei die Steuereinrichtung (12) die Klappenöffnung zuerst auf eine Anfangsöffnung im Kaltstartmodus des Motors (1) einstellt und dann die Klappenöffnung auf die Startöffnung erhöht.
Startsteuervorrichtung für einen Verbrennungsmotor nach Anspruch 1, wobei die Steuereinrichtung (12) bewirkt, daß die Zündzeitpunkt-Änderungseinrichtung (15) den Zündzeitpunkt nur während einer Periode nach spät verstellt, in der die Drehzahl über die Soll-Drehzahl (N2) gestiegen ist.
Startsteuervorrichtung für einen Verbrennungsmotor nach Anspruch 1, wobei die Steuereinrichtung (12) bewirkt, daß die Zündzeitpunkt-Änderungseinrichtung (15) den Zündzeitpunkt nach Erhöhen der Klappenöffnung nach spät verstellt, wenn die Motordrehzahl über die Soll-Drehzahl (N2) im Kaltstartmodus des Motors (1) gestiegen ist.
Startsteuervorrichtung für einen Verbrennungsmotor nach Anspruch 3, wobei die Steuereinrichtung (12) die Klappenöffnung zuerst auf eine Anfangsöffnung im Kaltstartmodus des Motors (1) einstellt und dann die Klappenöffnung auf die Startöffnung erhöht, wenn die Motordrehzahl über eine Startentscheidungs-Drehzahl (N1) gestiegen ist.
Startsteuervorrichtung für einen Verbrennungsmotor nach Anspruch 1, wobei die Steuereinrichtung (12) mit einer Start-Kraftstoff/Luft-Verhältnis-Abmagerungseinrichtung (12) versehen ist, die ein Kraftstoff/Luft-Verhältnis beim Betriebsstart des Motors (1) abmagert.
Startsteuerverfahren für einen Verbrennungsmotor, der einen Abgasreinigungskatalysator hat, das Steuerschritte (ST) mit folgenden aufweist: einem Motordrehzahl-Detektionsschritt (S6) des Detektierens einer Drehzahl des Motors (1), einem Zündzeitpunkt-Änderungsschritt (S7, S9) des Änderns eines Zündzeitpunkts und einem Lufteinlaß-Einstellschritt (S5, S8) des Einstellens des Lufteinlasses mit Hilfe eines in einem Ansaugrohr (5) plazierten Klappenmechanismus (4), wobei die Steuerschritte (ST) aufweisen: Einstellen einer Klappenöffnung des Klappenmechanismus (4) auf eine Startöffnung in einem Kaltstartmodus des Motors (1) im Lufteinlaß-Einstellschritt (S5, S8), wenn die im Motordrehzahl-Detektionsschritt (S6) detektierte Motordrehzahl über eine Startentscheidungs-Drehzahl (N1) steigt, anschließendes Aufrechterhalten der Klappenöffnung, bis die im Motordrehzahl-Detektionsschritt (S6) detektierte Motordrehzahl auf eine Soll-Drehzahl (N2) steigt, nachdem der Zündzeitpunkt im Zündzeitpunkt-Änderungsschritt (S7, S9) nach früh verstellt ist, und Erhöhen der Klappenöffnung und Spätverstellen des Zündzeitpunkts im Lufteinlaß-Einstellschritt (S5, S8) bzw. Zündzeitpunkt-Änderungsschritt (S7, S9), wenn die Motordrehzahl höher als die Soll-Drehzahl (N2) wird, wobei die Steuerschritte (ST) aufweisen: zuerst erfolgendes Einstellen der Klappenöffnung auf eine Anfangsöffnung im Kaltstartmodus des Motors (1) im Lufteinlaß-Einstellschritt (S5, S8) und anschließendes Erhöhen der Klappenöffnung auf die Startöffnung.
Startsteuerverfahren für einen Verbrennungsmotor nach Anspruch 6, wobei die Steuerschritte (ST) aufweisen: Spätverstellen des Zündzeitpunkts im Zündzeitpunkt-Änderungsschritt (S7, S9) nur während einer Periode, in der die Drehzahl über die Soll-Drehzahl (N2) gestiegen ist.
Startsteuerverfahren für einen Verbrennungsmotor nach Anspruch 6, wobei die Steuerschritte (ST) aufweisen: Spätverstellen des Zündzeitpunkts im Zündzeitpunkt-Änderungsschritt (S7, S9) nach Erhöhen der Klappenöffnung im Lufteinlaß-Einstellschritt (S5, S8), wenn die Motordrehzahl über die Soll-Drehzahl (N2) im Kaltstartmodus des Motors (1) gestiegen ist.
Startsteuerverfahren für einen Verbrennungsmotor nach Anspruch 8, wobei die Steuerschritte (ST) aufweisen: zuerst erfolgendes Einstellen der Klappenöffnung auf eine Anfangsöffnung im Kaltstartmodus des Motors (1) im Lufteinlaß-Einstellschritt (S5, S8) und anschließendes Erhöhen der Klappenöffnung auf die Startöffnung im Lufteinlaß-Einstellschritt (S5, S8), wenn die Motordrehzahl über eine Startentscheidungs-Drehzahl (N1) gestiegen ist.
Startsteuerverfahren für einen Verbrennungsmotor nach Anspruch 6, wobei die Steuerschritte (ST) aufweisen: einen Start-Kraftstoff/Luft-Verhältnis-Abmagerungseinrichtungsschritt des Abmagerns eines Kraftstoff/Luft-Verhältnisses beim Betriebsstart des Motors.